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1、水下隧道沉管法設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)杜朝偉,王秀英(北京交通大學(xué)土木建筑學(xué)院,北京100044)[摘要]結(jié)合國(guó)內(nèi)已建成的沉管隧道對(duì)沉管法施工干塢方案比選、管段及接頭防水設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討分析,對(duì)沉管法施工的關(guān)鍵技術(shù)如管段制作、管節(jié)浮運(yùn)、沉放及水下對(duì)接和基礎(chǔ)處理方法進(jìn)行了歸納。[關(guān)鍵詞]沉管隧道;方案比選;防水設(shè)計(jì);施工技術(shù)[中圖分類號(hào)]U455.46[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1009-1742(2009)07-0076-05好的港池內(nèi)下潛,實(shí)現(xiàn)管段與駁船的分離,再將管段1前言浮運(yùn)到隧道位置完成沉放安裝工作。固定干塢則是自1910年美國(guó)底特律河建
2、成世界上第一座水在陸地上選擇合適位置建造,根據(jù)與隧道位置的關(guān)下沉管隧道以來(lái),水下沉管隧道技術(shù)經(jīng)歷了不斷發(fā)系又可以分為軸線干塢和另選位置干塢。干塢方案展完善的過(guò)程。截至2001年,世界上有近20多個(gè)的選擇對(duì)沉管隧道工期、造價(jià)影響較大,合理選擇干國(guó)家采用沉管隧道技術(shù)修建了130多座水下隧塢非常重要。[1]道。著名的沉管隧道有美國(guó)舊金山海灣水下隧移動(dòng)干塢方案特別適合于建造在航道較窄、水道、連接歐亞兩大洲的博斯普魯斯海峽沉管隧道以深較淺的內(nèi)河中管段數(shù)較少(一般不超過(guò)4節(jié))的及連接丹麥與瑞典的厄勒海峽沉管隧道。我國(guó)香港沉管隧道。與固定干塢相比,移動(dòng)
3、干塢具有節(jié)省干地區(qū)于1972年建成了跨越維多利亞港的城市道路塢建造時(shí)間、節(jié)省岸上施工場(chǎng)地和節(jié)省航道疏浚費(fèi)[2]海底隧道,1993年底建成通車的廣州黃沙至芳村珠用的優(yōu)勢(shì)。但是對(duì)于管節(jié)長(zhǎng)度較大,管節(jié)數(shù)較多江水下隧道,成為我國(guó)大陸首次用沉管工法建成的的沉管隧道,往往并不適用。以澳門澳凼隧道為例,第一座大型道路與地下鐵道共管設(shè)置的水下隧道。該隧道為雙向六車道,設(shè)計(jì)速度60km/h,線路總長(zhǎng)以后相繼建成了寧波甬江沉管隧道、澳門澳凼隧道、2550m,其中沉管段長(zhǎng)1090m,分10節(jié)管段,每節(jié)上海外環(huán)隧道,正在建設(shè)的沉管隧道還有廣州珠江管段長(zhǎng)約110m
4、。采用移動(dòng)干塢方案將會(huì)遇到半潛倉(cāng)頭島—生物島沉管隧道,這些隧道的相繼建成,大駁數(shù)量有限、施工工期長(zhǎng)、造價(jià)太高的問(wèn)題。因?yàn)橐拼笸苿?dòng)了我國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。筆者結(jié)合澳動(dòng)干塢方案所需的最基本設(shè)備半潛駁除了要滿足管凼隧道等對(duì)沉管法修建水下隧道的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行探段預(yù)制所需的平面尺寸、船體剛度、載重能力等要求討和歸納。外,還要滿足能夠注水下潛使船面下潛到水面以下不小于10m的功能。澳凼隧道每節(jié)管段長(zhǎng)110m、2干塢施工方案比選寬32.2m,不計(jì)施工荷載每節(jié)管段就重達(dá)33000t。干塢根據(jù)其構(gòu)造形式,一般分為移動(dòng)干塢和固國(guó)內(nèi)現(xiàn)有滿足本工程所需的大型半
5、潛駁只有一條,定干塢兩類。移動(dòng)干塢方案就是修造或租用大型半每節(jié)管段制作周期按5個(gè)月考慮則管段預(yù)制工期就潛駁作為可移動(dòng)式干塢,在移動(dòng)干塢上完成管段的需要50個(gè)月,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足業(yè)主規(guī)定的不超過(guò)32預(yù)制,然后利用拖輪將半潛駁拖運(yùn)到隧道附近已建個(gè)月工期的要求;若考慮重新建造合適的半潛駁,單[收稿日期]2009-03-16[作者簡(jiǎn)介]杜朝偉(1973-),男,河南禹州市人,高級(jí)工程師,研究方向?yàn)樗淼兰暗叵鹿こ?E-mail:dcw73@vip.sina.com76中國(guó)工程科學(xué)艘造價(jià)在1.5億澳元以上,建造期12個(gè)月以上,更加涂一層環(huán)氧—聚氨酯外防水
6、涂料。不能滿足本工程所需。另外,當(dāng)沉管段規(guī)模較小、節(jié)管段與管段之間的接頭防水十分重要,常采用數(shù)不多(一般不多于4節(jié))時(shí),移動(dòng)干塢方案在造價(jià)GINA,OMEGA兩種止水帶來(lái)承擔(dān)管段接頭防水任上具有一定的優(yōu)勢(shì),但是當(dāng)沉管段規(guī)模較大、節(jié)數(shù)較務(wù),如圖1所示。GINA止水帶的材質(zhì)一般為天然橡多時(shí),其造價(jià)優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在。以澳凼隧道為例,膠或丁苯橡膠,OMEGA止水帶的材質(zhì)一般為丁苯50000t左右的半潛駁,每天的租用費(fèi)將在15萬(wàn)元橡膠。GINA止水帶的型號(hào)根據(jù)各接頭所承受的不以上,每節(jié)預(yù)制周期5個(gè)月,租用費(fèi)為2250萬(wàn)元,同水壓確定。OMEGA止水帶應(yīng)
7、與所選用的GINA10節(jié)管段租用費(fèi)就是2.25億元。再加上航道疏止水帶相匹配,以充分適應(yīng)管段間的變形。OMEGA浚、下潛港池開挖、管段臨時(shí)系泊等費(fèi)用,移動(dòng)干塢止水帶安裝完畢后,通過(guò)埋設(shè)于端鋼殼內(nèi)的水管,向方案的工程總造價(jià)將接近3億元。因此,在澳凼隧GINA止水帶和OMEGA止水帶之間形成的肋腔內(nèi)道中沒(méi)有采用移動(dòng)干塢方案,而是選擇了凼仔側(cè)海注水,以檢測(cè)在一定的水壓下,OMEGA止水帶的密床圍堰建造干塢方案。封性。3管段及接頭的防水設(shè)計(jì)毫無(wú)疑問(wèn),對(duì)沉管隧道來(lái)說(shuō),防水是一個(gè)非常重[3,4]要的工程。沉管隧道的防水包括管段的防水和接頭的密封防水。
8、管段結(jié)構(gòu)形式有圓形鋼殼式和矩形鋼筋混凝土式兩大類,鋼殼管節(jié)以鋼殼為防水層,其防水性能的好壞取決于拼裝成鋼殼的大量的焊縫質(zhì)量。為了保證焊縫的防水質(zhì)量,應(yīng)對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)密檢查。鋼筋混凝土管段的防
